Результат интеллектуальной деятельности: МОДУЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОТОПИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА

Изобретение относится к модульной системе для отопительного устройства, в частности работающего на жидком топливе водяного или воздушного отопительного устройства автомобиля в виде дополнительного отопительного устройства или устройства отопления при неработающем двигателе.

Отопительные устройства, в частности дополнительные отопительные устройства и/или устройства отопления при неработающем двигателе, должны быть выполнены так, чтобы их можно было использовать при различных конструктивных и пространственных условиях. В соответствии с этим отопительные устройства этого типа имеют очень компактную конструкцию в отношении формы и размеров. Кроме того, предпочтительно, если возможности подключения отопительного устройства и его функции выполнены гибкими, для того чтобы обеспечить согласование отопительного устройства с имеющимися условиями установки и специальными пожеланиями клиентов. Кроме того, отопительное устройство должно иметь большую мощность, а также большой коэффициент полезного действия.

Индивидуальное согласование отопительного устройства с соответствующими условиями установки является весьма сложным и дорогим. В качестве компромисса можно рассматривать возможность создания разных моделей с различной формой и размерами, при этом затем один или другой вариант является более или менее подходящим для соответствующих условий установки. Однако изготовление различных вариантов также является относительно дорогим.

В основу данного изобретения положена задача создания различных вариантов отопительного устройства с небольшими затратами.

Эта задача решается согласно изобретению с помощью модульной системы с признаками пункта 1 формулы изобретения.

Изобретение основывается на общей идее создания модульной системы по блочному принципу для выполнения вариантов отопительного устройства, которая имеет не изменяющийся основной модуль, к которому можно присоединять различные навесные модули и различные модули подачи воздуха, которые можно по-разному комбинировать друг с другом. Таким образом, можно монтировать несколько, однако по меньшей мере два разных варианта отопительного устройства. Поскольку разные варианты отопительного устройства основываются на одном и том же основном модуле, который содержит существенные и, в частности, дорогие в разработке компоненты, как например, камеру сгорания и теплообменник, можно значительно уменьшить стоимость создания вариантов. С помощью модульной системы согласно изобретению можно создавать по меньшей мере два основных типа отопительного устройства. Первый основной тип содержит первый модуль подачи воздуха, который в установленном на основной модуль положении в осевом направлении выполнен по существу совпадающим с основным модулем. Кроме того, для создания первого основного типа служит первый навесной модуль, который выполнен относительно плоским и имеет прорези, через которые в установленном на основной модуль состоянии обеспечивается доступ снаружи к вводам теплообменника, через которые осуществляется снабжение (подвод и отвод) теплообменника теплообменной средой. Таким образом, обеспечивается в целом компактная конструкция с небольшой высотой. В частности, осевая длина этого первого основного типа больше его высоты. Этот вытянутый в длину основной тип отопительного устройства пригоден, в частности, для создания дополнительного отопительного устройства, который можно серийно устанавливать в автомобили.

Второй основной тип отопительного устройства образуется за счет того, что к основному модулю присоединяются второй модуль подачи воздуха и второй навесной модуль. Второй навесной модуль в установленном на основной модуль состоянии полностью окружает указанные выше вводы теплообменника и квази заключает его в себя. Второй модуль подачи воздуха в установленном на основной модуль состоянии выполнен в осевом направлении по существу совпадающим с основной моделью и присоединенным к нему вторым навесным модулем. В соответствии с этим этот второй основной тип имеет большую высоту, чем указанный выше первый основной тип. За счет этого его осевая длина предпочтительно значительно короче, чем у указанного выше первого типа. В частности, во втором основном типе его высота больше его осевой длины. В соответствии с этим второй тип может быть выполнен особенно компактным и поэтому особенно пригоден для выполнения в качестве устройства отопления при неработающем двигателе, которое можно устанавливать в моторный отсек также в последующем.

Компоненты модульной системы согласно изобретению предпочтительно выбраны так, что для первого модуля подачи воздуха предусмотрен первый вариант, в котором модуль подачи воздуха содержит вентилятор, который всасывает свежий воздух и/или нагнетает к камере сгорания, при этом для модуля подачи воздуха предусмотрен также второй вариант, в котором модуль подачи воздуха выполнен для подключения к внешнему вентилятору. За счет этого для каждого основного типа можно составлять варианты отопительного устройства, которые либо содержат внутри себя необходимый для подачи свежего воздуха вентилятор, либо выполнены с возможностью присоединения к внешнему, отдельно расположенному вентилятору. Эти варианты обеспечивают дополнительное согласование с имеющимися пространственными условиями.

В особой модификации вентилятор в первом варианте модуля подачи воздуха может быть расположен так, что в установленном на основном модуле состоянии ось вращения вентилятора проходит по существу перпендикулярно продольной оси основного модуля. За счет этого обеспечивается относительно вытянутая в длину конструкция для создаваемого отопительного устройства.

Также возможен вариант выполнения, при котором вентилятор в соответствии с первым вариантом модуля подачи воздуха расположен так, что в установленном на основной модуль состоянии ось вращения вентилятора проходит по существу параллельно продольной оси основного модуля. В этом варианте выполнения второй модуль подачи воздуха заметно выше, чем первый модуль подачи воздуха и может быть на основании расположения вентилятора выполнен относительно плоским, т.е. протяженность второго модуля подачи воздуха в осевом направлении основного модуля меньше, в частности значительно меньше, чем измеряемая под прямым углом к нему высота и ширина.

Другая степень интеграции может быть обеспечена за счет того, что второй навесной модуль имеет топливный насос и/или насос для теплообменной среды. Таким образом, наряду с интеграцией устройства управления, соответственно размещением устройства управления, второму навесному модулю придаются дополнительные функции.

Для обеспечения при особенно компактной конструкции достаточной мощности, а также приемлемых величин излучения предлагается модификация выполнения камеры сгорания, так что она выступает в осевом направлении в зоне первого места соединения, через которое соответствующий модуль подачи воздуха можно присоединять к основному модулю, и при присоединенном к основному модулю модуле подачи воздуха входит в него, при этом модуль подачи воздуха имеет соответствующее углубление. За счет этого камера сгорания в осевом направлении длиннее, чем окружающий ее теплообменник. Увеличенная конструктивная длина камеры сгорания обеспечивает сгорание с меньшим выделением вредных веществ, в то время как выполненный соответствующим образом теплообменник отбирает от камеры сгорания максимальную нагревательную мощность. Расположенное в модуле подачи воздуха углубление предпочтительно расположено внутри канала подвода свежего воздуха, за счет чего для выступающей в осевом направлении зоны камеры сгорания обеспечивается достаточное охлаждение.

Другой предпочтительный вариант выполнения обеспечивается тогда, когда штуцер накаливания со штифтом накаливания выступает в осевом направлении в зоне первого места соединения и при установленном на основном модуле подачи воздуха входит в него, при этом модуль подачи воздуха содержит внутри канала подачи свежего воздуха соответствующее углубление. Таким образом, при такой конструкции штуцер накаливания со штифтом накаливания находится внутри канала подачи свежего воздуха и тем самым в зоне с относительным избыточным давлением, так что держатель штуцера штифта накаливания не должен выполнять дополнительную функцию герметизации и поэтому может быть выполнен относительно недорогим.

Дальнейшие важные признаки и преимущества изобретения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения, из чертежей и из соответствующего подробного описания изобретения на основе чертежей.

Понятно, что уже указанные и подлежащие в последующем описанию признаки можно использовать не только в соответствующей приведенной комбинации, но и в других комбинациях или самостоятельно без выхода за рамки данного изобретения.

Ниже приводится подробное описание предпочтительного варианта выполнения изобретения, показанного на чертежах, на которых схематично изображено:

фиг.1 - компоненты модульной системы согласно изобретению в разнесенной изометрической проекции;

фиг.2 - собранное отопительное устройство согласно первому основному типу в изометрической проекции;

фиг.3 - собранное отопительное устройство согласно второму основному типу в изометрической проекции;

фиг.4 - отопительное устройство, согласно второму основному типу во втором варианте в изометрической проекции.

Как показано на фиг.1, модульная система 1 имеет основной модуль 2, включающий камеру 3 сгорания, окруженную теплообменником 4, который при этом одновременно является корпусом основного модуля 2. Теплообменник 4 посредством двух вводов 5 (вход и выход) может быть подключен к нагревательному контуру. В качестве теплообменной среды предпочтительно используется жидкость, в частности вода. Вводы 5 теплообменника выполнены в данном случае в виде выступающих вводных штуцеров; однако можно также выполнять вводы 5 теплообменника в виде отверстий ввода, в которые можно вставлять соответствующие штуцеры.

Камера 3 сгорания выполнена по существу цилиндрической, в соответствии с этим теплообменник 4 по меньшей мере внутри имеет цилиндрическую форму, так что основной модуль 2 имеет продольную ось 6.

На одной осевой торцевой стороне 7 основного модуля 2 установлена с возможностью закрепления опорная пластина 8, которая служит для установки камеры 3 сгорания в теплообменнике 4. Кроме того, на этой опорной пластине закрепляется штуцер 9 зажигания с штифтом 10 зажигания. Кроме того, от этой опорной пластины 8 отходит в осевом направлении участок 11 камеры 3 сгорания. Трубопровод для подачи топлива обозначен позицией 13. Кроме того, для монтажа необходимо уплотнение 12.

Штуцеры 5 вводов основного модуля 2 соответственно теплообменника 4 направлены параллельно друг другу и выступают из него на продольной стороне 14 основного модуля 2. Эта продольная сторона 14 проходит по существу в плоскости, параллельной продольной оси 6.

Кроме того, модульная система 1 имеет несколько, в данном случае три навесных модуля 15а, 15b и 15с, каждый из которых служит в качестве кожуха для неизображенного устройства управления отопительного устройства. При этом это устройство управления отопительного устройства может быть уже интегрировано в эти навесные модули. Возможно также устанавливать соответствующее устройство управления отопительного устройства на основном модуле 2, а затем закрывать его при монтаже соответствующим навесным модулем.

При этом первый навесной модуль 15а выполнен относительно плоским, так что в смонтированном состоянии он не выступает за вводные штуцеры 5 основного модуля 2; наоборот, вводные штуцеры 5 выступают за установленный первый навесной модуль 15а. Этот первый плоский навесной модуль 15а имеет вытяжку 16, которая на обращенной к основному модулю 2 внутренней стороне образует гнездо для указанного выше устройства управления отопительного устройства. Кроме того, первый навесной модуль 15а имеет для каждого теплообменного ввода 5 прорезь 35, которая в смонтированном состоянии с трех сторон окружает соответствующий теплообменный ввод 5. За счет этого теплообменные вводы 5 хорошо доступны снаружи при смонтированном первом навесном модуле 15а.

В отличие от этого навесные модули 15b и 15с образуют два разных варианта второго навесного модуля 15b, 15с, которые в отношении их высоты заметно отличаются от первого навесного модуля 15а, в частности эти два навесных модуля 15b и 15с выполнены неплоскими. В смонтированном состоянии два навесных модуля 15b и 15с перекрывают наряду с неизображенным устройством управления отопительного устройства также выводы 5 основного модуля 2. В этом случае эти вводы 5 соединяются внутри с соответствующими вводами 17, которые выполнены на соответствующем втором навесном модуле 15b и 15с. Для обеспечения простого монтажа подлежащие соединению друг с другом вводы 5 и 17 выполнены в виде штекерных соединений, которые обеспечивают герметичное соединение за счет простого процесса насаживания.

Для образования первого варианта во втором навесном модуле 15b интегрирован насос 18 для теплообменной среды, который обычно называется также водяным насосом. При монтаже этого второго навесного модуля 15b соответствующий ввод 5 теплообменника 4 предпочтительно соединяют с помощью штекерного соединения с соответствующим входом, соответственно выходом насоса 18.

Для образования второго варианта показанный здесь второй навесной модуль 15с имеет на своей верхней стороне топливный насос 19, с помощью которого обеспечивается подача топлива в неизображенную горелку. За счет установки топливного насоса 19, соответственно водяного насоса 18 в соответствующий второй навесной модуль 15b, 15с образуются легко устанавливаемые модульные блоки, которые обеспечивают компактную конструкцию отопительного устройства.

Кроме того, модульная система 1 согласно изобретению, имеет несколько, в данном случае три модуля 20а, 20b и 20с подачи воздуха, каждый из которых имеет вход 22 для свежего воздуха и выход 21 для отработавших газов. Кроме того, каждый из этих модулей подачи воздуха содержит внутри канал для отработавших газов, который в установленном состоянии подводит приходящие от теплообменника 4 охлажденные отработавшие газы к ведущему наружу вводу для отработавших газов, который в данном случае образует выход 21 для отработавших газов соответствующего модуля подачи воздуха. Вход 22 для свежего воздуха в вариантах 20а и 20b выполнен как выходящий наружу ввод для свежего воздуха, в то время как в варианте 20с он проходит внутри модуля 20с подачи воздуха и получает свежий воздух, например, из другого места соответствующего отопительного устройства, например через соответствующий второй навесной модуль 15b, 15с.

Для этих модулей подачи воздуха также предусмотрено по меньшей мере два разных варианта. В соответствии с этим, модули 20а и 20b образуют первый модуль 20а, соответственно 20b подачи воздуха, поперечное сечение которого (поперек продольной оси 6) выполнено по существу совпадающим с поперечным сечением основного модуля 2. В противоположность этому вариант выполнения 20с образует второй модуль 20с подачи воздуха, поперечное сечение которого по существу соответствует поперечному сечению основного модуля плюс поперечное сечение одного из вторых навесных модулей 15b или 15с.

Первый модуль 20а подачи воздуха выполнен относительно плоским, т.е. его осевая длина в данном случае значительно меньше его ширины и его высоты. Этот специальный первый модуль 20а подачи воздуха выполнен для присоединения к внешнему, здесь не изображенному вентилятору, который создает поток воздуха, необходимый для работы соответствующего отопительного устройства.

В противоположность этому другой первый модуль 20b подачи воздуха, а также второй модуль 20с подачи воздуха снабжен каждый вентилятором 23, который содержит, например, центробежный компрессор 24, а также двигатель 25 вентилятора.

Вентилятор 23 целесообразно устанавливается в первом модуле 20b подачи воздуха так, что его ось 26 вращения проходит по существу перпендикулярно продольной оси 6. В противоположность этому во втором модуле 20с подачи воздуха вентилятор 23 целесообразно устанавливается так, что его ось вращения 26 проходит по существу параллельно продольной оси 6. В соответствии с этим для первого модуля 20b подачи воздуха обеспечивается кубическая или шарообразная форма, в которой длина, ширина и высота являются примерно одинаковыми. В противоположность этому во втором модуле 20с подачи воздуха возможно осуществление экстремально плоской конструкции, при которой длина в осевом направлении значительно меньше ширины и высоты. При этом двигатель 25 вентилятора может выступать из второго модуля 20с подачи воздуха к соответствующему второму навесному модулю 15b, соответственно 15с и в установленном состоянии входить в соответствующий, выполненный в соответствующем втором навесном модуле 15b, 15с вырез. Этот вырез обозначен во втором навесном модуле 15b позицией 36.

Противоположные основному модулю 2 осевые торцевые стороны модулей 20 подачи воздуха могут закрываться соответствующей крышкой 27а, 27b и 27с. Кроме того, для закрывания снабженного вентилятором 23 первого модуля 20b подачи воздуха предусмотрена дополнительная крышка 32.

После установки опорной пластины 8 на основном модуле 2 осевой концевой участок 11 камеры 3 сгорания выступает в осевом направлении из основного модуля 2. Штуцер 9 зажигания с штифтом 10 зажигания также расположен на этой противоположной теплообменнику 4 стороне опорной пластины 8. При установке соответствующего модуля 20 подачи воздуха этот осевой участок 11 камеры 3 сгорания, соответственно штуцер 9 зажигания и штифт 10 зажигания входят в соответствующий модуль 20 подачи воздуха. Для этой цели в соответствующем модуле 20 подачи воздуха предусмотрено по меньшей мере одно соответствующее углубление. За счет такой конструкции можно выполнять камеру 3 сгорания с длиной, большей чем длина соответствующего теплообменника 4, для того чтобы, например, реализовать сгорание с образованием меньшего количества вредных веществ. Соответствующее углубление в соответствующем модуле 20 подачи воздуха целесообразно является составляющей частью канала подвода свежего воздуха внутри этого модуля 20 подачи воздуха. За счет этого выступающий участок 11 камеры сгорания находится в зоне с относительно интенсивным прохождением холодного свежего воздуха, так что обеспечивается достаточное охлаждение участка 11 камеры сгорания. Кроме того, штуцер 9 зажигания и штифт 10 зажигания находятся в зоне с относительно избыточным давлением, так что держатель штуцера 9 зажигания, соответственно штифта 10 зажигания не должен выполнять дополнительной, связанной с затратами функции герметизации.

Для установки одного из модулей 20 подачи воздуха на основном модуле 2 предусмотрено первое место 28 соединения, которое обеспечивает скрепление друг с другом обоих модулей 2 и 20. Кроме того, через это место 28 соединения осуществляется функциональное соединение обоих модулей 2 и 20 друг с другом, соответственно их компонентов. Например, через соответствующий модуль 20 подачи воздуха в камеру 3 сгорания основного модуля 2 подается свежий воздух. Выходящие из теплообменника 4 отработавшие газы также подаются в соответствующую магистраль для отработавших газов в модуле 20 подачи свежего воздуха.

Для присоединения, т.е. для крепления и для механического и функционального соединения отдельных навесных модулей 15 на основном модуле 2 предусмотрено второе место 29 соединения. Функциональное соединение включает, например, для вторых навесных модулей 15b и 15с указанные выше штекерные соединения, с помощью которых герметично соединяются выводы 5 теплообменника 4 с выводами 17 вторых навесных модулей 15b и 15с.

Кроме того, между вторыми навесными модулями 15b и 15с и вторым модулем 20с подачи воздуха выполнено третье место 30 соединения, через которое, например, второй модуль 20с подачи воздуха снабжается свежим воздухом. Первое место 28 соединения и третье место 30 соединения предпочтительно лежат в одной общей плоскости для упрощения присоединения второго модуля 20с подачи воздуха к основному модулю 2 и к соответствующему второму навесному модулю 15b соответственно, 15с.

На фиг.2 показан первый основной тип отопительного устройства 31, который можно построить с помощью модульной системы 1, согласно изобретению. При этом основной модуль 2 скомбинирован с одним из первых модулей 20а и 20b подачи воздуха и с первым навесным модулем 15а. На фиг.2 показан вариант выполнения с встроенным вентилятором 23, т.е. комбинация с первым модулем 20b подачи воздуха.

Показанное в данном случае отопительное устройство 31 отличается вытянутой в длину, компактной конструкцией, осевая длина которой больше ее ширины и высоты. Этот первый основной тип отопительного устройства пригоден, в частности, для серийной установки в качестве дополнительного отопительного устройства. Кроме того, из фиг.2 следует, что в смонтированном состоянии вводные штуцеры 5 основного модуля, соответственно теплообменника 4 выступают на продольной стороне 14 через прорези 35 над установленным первым навесным модулем 15а и к ним обеспечивается свободный доступ снаружи.

На фиг.3 и 4 показаны разные варианты второго основного типа отопительного устройства 33, соответственно 34, которые можно реализовать за счет других комбинаций компонентов, соответственно отдельных модулей 2, 15, 20. Как показано на фиг.3, для образования отопительного устройства 33 соединены друг с другом основной модуль 2, второй модуль 20с подачи воздуха и второй вариант (15с) вторых навесных модулей 15b, 15с. Поэтому это отопительное устройство 33 снабжено топливным насосом 19.

В противоположность этому для образования отопительного устройства 34 согласно фиг.4 основной модуль снова скомбинирован со вторым модулем 20с подачи воздуха, однако в данном случае с первым вариантом (15b) навесных модулей 15b, 15с. В соответствии с этим в это отопительное устройство 34 встроен водяной насос 18.

Второй основной тип отопительного устройства на фиг.3 и 4 отличается компактной конструкцией, высота которой примерно соответствует осевой длине, при этом высота, как правило, больше ширины отопительного устройства 33, 34. В частности, высота отопительного устройства 33, 34 может быть выбрана большей, чем его осевая длина. За счет этой конструкции отопительное устройство 33, 34 занимает особенно небольшой объем, за счет чего этот второй основной тип особенно пригоден для выполнения в качестве отопления при неработающем двигателе, которое можно использовать в очень различных условиях установки, а также для последующей установки в моторном отсеке автомобиля.

Решающее преимущество модульной системы 1 согласно изобретению состоит в том, что для создания различных отопительных устройств 31, 33, 34, для которых в данном случае показаны на фиг.2-4 только три разных варианта, можно использовать отдельные модули, в частности основной модуль 2 для нескольких разных вариантов, так что затраты на изготовление, несмотря на большое множество вариантов, являются относительно небольшими. Это тем более справедливо в связи с тем, что в применяемом во всех вариантах одном и том же основном модуле 2 интегрированы как раз те компоненты, в частности теплообменник 4 и камера 3 сгорания, которые требуют относительно высоких затрат на разработку. За счет этого обеспечивается очень большое количество изделий в партии, за счет чего быстро амортизируются затраты на разработку.